Электрический ток в вакууме
Вакуум – это отсутствие какого-либо вещества в пространстве и поэтому вакуум является идеальным изолятором. Для того чтобы в вакууме пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство свободные электроны. С этой целью в вакууме нагревают металл, из которого за счет термоэлектронной эмиссии вылетают электроны.
Это явление используется при создании электровакуумных ламп и электроннолучевых трубок (кинескопов). Рассмотрим принцип действия простейшей электровакуумной лампы (диода), имеющей два электрода (рисунок 25).
Рисунок 25. Электровакуумный диод и его вольтамперная характеристика
При накаливании катода К происходит термоэлектронная эмиссия и у катода образуется облако электронов. Если к аноду А приложить положительный потенциал по отношению к катоду, то электроны от катода начнут двигаться к аноду и в цепи анода потечет ток. Если изменить полярность анодного напряжения, то ток прекратится.
Такая лампа называется диодом (или кенотроном) и пропускает ток только в одном направлении. Поэтому он используется для выпрямления переменного тока.
Вольтамперную характеристику диода называют анодной характеристикой. При возрастании напряжения все большая часть электронного облака, находящегося у катода, достигает анода и ток увеличивается. При токе насыщения все электроны, испускаемые катодом, достигают анода.
Е
Рисунок 26. Электровакуумный триод
лампа с тремя электродами называется триодом (рисунок 26).
Электронно-лучевая трубка (кинескоп)
Рисунок 27. Электронно-лучевая трубка
Прибор, в котором используется пучок электронов, свободно летящих в пространстве за анодом, называется электронно-лучевой трубкой (рисунок 27). Источником электронов в электронно-лучевой трубке служит катод 2, нагреваемый нитью накала 1. Электроны разгоняются электрическим полем между катодом и анодами 4 и 5. Изменяя напряжение на аноде 4, можно фокусировать электронный пучок 8. Изменяя напряжение между катодом 2 и управляющим электродом 3, можно изменять интенсивность электронного пучка и яркость пятна на экране. Экран 9 покрыт изнутри тонким слоем кристаллов, которые начинают светиться при попадании на них электронного пучка. С помощью электрических полей, создаваемых парами пластин 6 и 7, можно управлять движением электронов и заставить электронный пучок «рисовать» любую картину на экране. Одна пара пластин расположена вертикально, а вторая – горизонтально. Смещение пятна на экране пропорционально напряжению, приложенному к пластинам.
Осциллограф
Осциллограф является одним из наиболее распространенных радиоизмерительных приборов. Он позволяет получить на экране изображение исследуемого напряжения и измерить все его параметры. Достоинства: наглядность, безинерционность, высокая чувствительность. На экране по вертикали может быть измерена величина напряжения, а по горизонтали - величина времени. Структурная схема осциллографа представлена на рисунке 28.
электронно – лучевая трубка
Вход Y
Вход Х
Рисунок 28. Структурная схема осциллографа
Усилители Х и Y предназначены
для обеспечения чувствительности
осциллографа по осям Х и Y (для получения
нужных размеров изображения). Генератор
развертки предназначен для получения
осциллограммы
,
периодически повторяющейся на экране.
Калибратор амплитуды предназначен
для сравнения амплитуды исследуемого
сигнала с эталонным (опорным) напряжением.
Калибратор длительности служит для сравнения длительности развертки с периодом работы эталонного генератор.
Контрольные вопросы
Расскажите об устройстве электровакуумного диода, объясните его вольт-амперную характеристику и назовите область его применения.
Расскажите об устройстве электровакуумного триода.
Для чего применяется электронно-лучевая трубка (кинескоп) и как она устроена?
Расскажите об устройстве осциллографа и области его применения.